蘋果手機芯片走下神壇?
2019年09月12日19:42

  原標題:蘋果手機芯片走下神壇? 來源:36氪

  本文來自微信公眾號“半導體行業觀察”(ID:icbank),作者 蔣思瑩。

  曾幾何時,蘋果的A系列芯片是他們的一面旗幟,在與競爭對手的競逐中也曾是他們的驕傲。但在蘋果於昨日發佈的新款芯片——A13 Bionic仿生處理器上。我們卻破天荒地首次看到了他們與友商進行了對比,在很多分析人士看來,這似乎釋放出了一種蘋果“急”了的信號。

  按照蘋果的說法,全新的A13 Bionic採用了7nm工藝,包含85億個晶體管,是蘋果有史以來集成晶體管最多的芯片(A12為69億),而A13 Bionic配備的CPU、GPU則是智能手機中有史以來最快的。

  同時,蘋果還表示,A13 Bionic專為機器學習而設計——其CPU上新增兩個機器學習加速器,具有用於實時照片和視頻分析的更快的神經引擎。

  但從上圖我們可以看到,蘋果的對比都是與去年年底發佈驍龍855和去年九月發佈的Kirin 980相比,但實際上,前不久華為已經推出了全新的Kirin 990系列。我們可以看到當中的Kirin 990 5G採用的是7nm +工藝,集成的晶體管超過了100億個,是業界第一個破百億的移動SoC。單從工藝和晶體管數量上看,華為已遠超蘋果。

  而從機器學習的角度上看,華為早在Kirin 970的時代就推出之時就引入了獨立NPU神經網絡單元,Kirin 980增強為雙核,到了Kirin 990 5G又進行了提升,其CPU使用的是“2+2+4”的組合方案,集成了達芬奇架構2大核+1微核的NPU神經處理單元。這又走在了蘋果前面。

  除此之外,Kirin 990 5G還集成了5G基帶,而蘋果應該到明年才有5G落地。最殘忍的一點,其實除了蘋果,其他所有做手機芯片的,都已經在年內有了5G。

  由此看來,蘋果芯片真的開始走下神壇了嗎?

  蘋果手機芯片起源

  2007 年,蘋果發佈革命性的第一代 iPhone,初代的iPhone採用的是三星設計的 ARM 架構 SoC,GPU 則是透過Imagination Technology 的 PowerVR。雖然,初代iPhone的性能表現不錯,但是,喬布斯依然決定組建蘋果芯片研發項目。

  為什麼蘋果要承擔巨大風險,設計自己的芯片呢?據福布斯Patrick Moorhead的報導顯示,其實答案很簡單,蘋果選擇承擔這種風險,是因為他們需要通過縱向整合來實現差異化和降低成本。蘋果相信,通過擁有iOS、iOS生態系統以及現在的芯片,可以提供更好的用戶體驗。

  基於此,蘋果在接下來的幾年中,開始籌劃蘋果A系列芯片的開發。2008年,蘋果從 IBM 挖角了Johny Srouji。他後來一直是蘋果芯片部門的副總裁,主管每一代蘋果 SoC 的設計。

  同年,蘋果又以2.78億美元收購了Palo Alto 半導體 (P.A. 半導體) ,並獲得了一個150人的工程團隊。在當年的WWDC大會上,Steve Jobs宣佈,該團隊將為iPod、iPhone和其他未來的移動設備(iPad)開發定製芯片。

  2010年,蘋果推出了首款自研芯片A4。據EET的報導稱,A4採用的是Cortex-A8架構,是蘋果經由與三星、以及一間美國公司 Intrinsity 的合作最佳化了CPU架構。但是,隨後三星也將這款CPU用在了自家手機上。為了避免與三星之間的競爭,在第一代 iPad 發佈後 3 個月,蘋果便緊急收購了 Intrinsity。這也是蘋果在兩年內收購的第二家芯片設計公司,至此,蘋果為自家CPU打好了基礎。

  而後2012年,蘋果以4-5億美元收購了以色列半導體公司Anobit,目標直指領先的閃存解決方案,據悉,基於自有專利的MSP(Memory Signal Processing內存信號處理)技術,Anobit可為企業客戶和移動市場提供閃存解決方案。

  這種技術能提高閃存系統的速度、耐用性以及性能,並同時降低成本。同年,蘋果全資收購AuntheTec。AuthenTec一躍成為全球最大的半導體指紋識別傳感器供應商,蘋果的TouchID使用的正是AuthenTec的技術。兩年後,蘋果又收購了Passif半導體,意在其所生產的低功耗通信芯片。

  而後,蘋果又企圖在GPU上進行自主研發,據威鋒網的報導顯示,2013 年,蘋果將一大批 AMD 圖形工程師聘請到奧蘭多工作,為 Marvell 和華為等供應 GPU 的圖芯技術設計商 Vivante 董事 Utku Diril,也被蘋果挖走。

  此後,蘋果又在 IBM、AMD、飛思卡爾等芯片製造商又挖來一大波圖形工程師。緊接著2015 年,蘋果還將 Nvidia 負責 GPU 架構的高級主管 John Tynefield 搶到手。但至今為止,蘋果在GPU上還沒有實現“獨立”。與高通、華為的多年“搏殺”

  縱觀整個手機市場,蘋果和華為都使用了自己的芯片,而高通和聯發科也在小米、OV等一眾手機廠商的需求下,在手機芯片市場占有了一席之地。而自蘋果推出了A4之後,蘋果其實就已經開始了與華為和高通的競爭。從他們的產品對比當中,或許我們也能看出蘋果芯片的強大。

  (圖片:半導體行業觀察,數據來源:快科技)

  蘋果A系列芯片的首次試水是在2010年推出的iPad上搭載的A4。喬布斯表示,這是蘋果所使用過最為先進的芯片,A4是保證iPad運算速度、運行可靠性以及長達10小時電池續航時間的關鍵所在。

  但時任Linley Group芯片分析師的林德利·格溫納普(Linley Gwennap)說:“我不覺得A4那麼令人信服。A4似乎並不是全新產品,就算是,那也沒太多新意。”

  而從當時的分析人士對A4的評測看來,這個芯片與其他對手相比似乎也沒有什麼特別之處。

  而後來的強勁競爭對手則在2009年推出了不太成功K3V1, 也在當年,華為的第一代商用LTE終端芯片巴龍700(也就是大家熟悉的基帶)正式面世。

  按照華為方面的說法,與當時的競爭對手相比,巴龍700是一個徹頭徹尾的“落後”產品,但這卻給華為打開了華為的基帶大門,也是讓華為能屹立5G之端的火種起源,這是後話了。

  再看手機芯片巨頭高通在當年推出的處理器則已經邁入了雙核的形式。這幫助小米手機1、索尼Xperia S和諾基亞920的順利發佈,尤其是小米的一炮而紅,讓高通的雙核處理器MSM8260和MSM8960成為了移動市場的焦點。而蘋果則到次年就推出了雙核處理器。

  而後,正如上文Patrick Moorhead分析的那樣,蘋果以A系列芯片搭配其獨有的iOS,收割了眾多粉絲。從起初的單核發展到了如今的六核,蘋果一直穩紮穩打。據相關跑分數據顯示,當時蘋果A10與驍龍的835的跑分相差無幾,但到了A11推出以後,蘋果手機芯片邁入了巔峰。

  據行業人士分析,蘋果性能最強,如下圖所示,雖然有著類似的規格,但是A11的單核Geekbench得分是高通驍龍835的兩倍。單核性能可以領先安卓手機處理器1.5代,多核心性能可以領先安卓處理器一代,優點是性能和功耗表現都很好。

  高通方面,高通自進入移動市場以來,曾發佈了多個系列的手機處理器,分為200,400,600,800四個系列,是目前全球市場份額最大,最活躍的手機芯片廠商,從入門到高端高通都有完整的佈局。上述表格主要截取的是高通驍龍8XX系列產品。

  目前驍龍855是高通最高端的處理器。在目前已發佈的安卓旗艦機中,多數均採用了驍龍855處理器。驍龍600和驍龍400則持續發力,依靠更好的系統兼容性,迅速侵占了中低端市場。

  在華為方面,從K3V1和巴龍700的試水,到首顆SoC Kirin 920的初露鋒芒。資料顯示,Kirin920採用了業界當時最先進的八核架構,這也是業界第一個真八核HMP方案,這讓華為Kirin 920的Benchmark跑分一舉超越多家競爭對手,也助力華為mate 7引起搶購潮。

  2014年,華為則發佈了首款64位SoC Kirin 620;2015年,推出了業界首款使用 16nm FinFET工藝的手機SoC Kirin 950,2018年則退出全球首款嵌入NPU人工智能的手機SoC芯片,還有2019年首款過百萬晶體管的SoC Kirin 990 5G。

  這當中也有華為在巴龍芯片方面的並駕齊驅,還有ISiP的推進,這一步步幫助華為Kirin走上了巔峰。

  相較而言,蘋果就有些過於固步自封。尤其是基帶的缺失,讓他們面臨當下的尷尬局面。基帶是命門?

  我們知道,手機基帶在手機中扮演很重要的角色。基帶芯片的性能,將對手機的信號起到決定性的作用。而三星和華為都開發了自己的基帶,同時,為了迎接5G時代的到來,這兩者都早早推出了自家的5G基帶,華為更是在新款Kirin 990 5G上集成了其5G基帶——巴龍5000。相比之下,蘋果則晚了很多步。

  在2016年推出的iPhone7以前,高通一直是蘋果基帶芯片的供應商。但從2017年開始蘋果和高通就圍繞著專利紛爭在全球各地進行了曠日持久的訴訟與反訴,蘋果指責高通向手機廠商收取不公平的高額專利授權費用,而高通則稱蘋果竊取了它的專利財產。

  為了製衡高通,尋找替代機會,蘋果開始使用英特爾的基帶芯片。但因為基帶是一個要求很高的技術,英特爾的基帶讓蘋果吃盡了苦頭。同時根據業界傳言,Intel在5G基帶上的不給力,讓蘋果意興闌珊。這就讓蘋果進一步意識到自己開發基帶的重要性。

  為了兼顧現在與未來,2019年4月,蘋果和高通共同宣佈已經就全球範圍內的所有訴訟達成和解,蘋果同意向高通支付專利授權費,並達成了未來幾年向高通採購基帶芯片的協議。與此同時,他們還在各地招攬基帶人才,投入自研的行列。

  據悉,蘋果在聖地亞哥開設了一個新辦公室,其規模可容納500人,同時開始招聘芯片基帶相關人才。他們甚至還接盤了英特爾基帶部門的相關團隊,加大力度。而作為“備胎”的英特爾,則黯然退出了手機基帶的行列。

  但據消息顯示,業內人士透露,蘋果自主研發5G基帶問世,至少要等到2021年之後。甚至有消息稱,由於受限於技術儲備和專利授權等原因,蘋果5G基帶的研發進程會比外界設想的更慢,預計2025年才會上市。這就讓蘋果更慢人一步了。

  綜上所述,蘋果在芯片上的創新能力著實讓人驚歎,他們在上面的目光也曾讓他們一往無前,但2019年是否是蘋果芯片乃至iPhone的一個分水嶺,這就留待後續再看了。

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